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        機(jī)器噪聲平均聲壓級計(jì)算方法差異性實(shí)證研究

        2024-02-29 01:40:24高淑瑜孫平熙陳奎陳靈通金佩薇陳于林李銀松葉宇晨
        電動(dòng)工具 2024年1期
        關(guān)鍵詞:聲功率背景噪聲測量點(diǎn)

        高淑瑜,孫平熙,陳奎,陳靈通,金佩薇,陳于林,李銀松,葉宇晨

        (1.溫嶺市方圓檢測有限公司,浙江 溫嶺 317525;2.浙江和超電機(jī)有限公司,浙江 溫嶺 317523)

        0 引言

        在進(jìn)行機(jī)器噪聲聲功率級測量時(shí),需要優(yōu)先選取測量包絡(luò)面,確定相應(yīng)的測量點(diǎn)。在取得了各測量點(diǎn)的噪聲聲壓級后,需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,從而得到計(jì)算噪聲聲功率級所需要的噪聲平均聲壓級[1-2]。本文介紹典型的機(jī)器噪聲平均聲壓級的計(jì)算方法,分析各種計(jì)算方法的差異。

        1 概述

        聲壓法測試聲源聲功率的邏輯框圖如圖1所示[3]。

        圖1 聲壓法測試聲源聲功率的邏輯框圖

        2 噪聲平均聲壓級計(jì)算方法

        噪聲測試時(shí)的聲源平均聲壓級計(jì)算方法見表1[4]。

        表1 噪聲測試時(shí)的聲源平均聲壓級計(jì)算方法

        方法一:對每個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)行背景噪聲修正,計(jì)算平均聲壓級Lp平均。

        式中,LPi(背景)為每個(gè)測點(diǎn)位置測量的背景噪聲值;LPi(修正前)為每個(gè)測點(diǎn)位置測量的噪聲值;LPi(修正后)為每個(gè)測點(diǎn)位置測量的噪聲背景修正后的噪聲值;LP平均(修正后)為所有測點(diǎn)位置測量的噪聲背景修正后的平均噪聲聲壓級值;n為測量點(diǎn)數(shù)。

        方法二:計(jì)算每個(gè)測量點(diǎn)修正前的平均聲壓級,計(jì)算背景噪聲修正值,最后計(jì)算平均聲壓級LP平均。

        式中,LP平均(修正前)為所有測點(diǎn)位置測量的噪聲平均聲壓級;LPi(修正前)為每一個(gè)測點(diǎn)位置測量的噪聲聲壓級;K1為背景噪聲修正值;ΔL為所有測點(diǎn)位置測量的噪聲平均值與背景噪聲平均值的差值,即:ΔL=LP平均(修正前)-LP平均背景噪聲;LP平均(修正后)為所有測點(diǎn)位置測量的噪聲進(jìn)行背景噪聲修正后的平均噪聲聲壓級值;n為測量點(diǎn)數(shù)。

        方法三:測量每個(gè)測量點(diǎn)的背景噪聲,按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求確定每個(gè)測量點(diǎn)的背景修正值,最后計(jì)算所有測量點(diǎn)的平均聲壓級LP平均。

        式中 ,LP平均(修正后)為所有測點(diǎn)位置測量的噪聲修正后的平均聲壓級;LPi(修正前)為每個(gè)測點(diǎn)位置測量的噪聲聲壓級;K1i為每個(gè)點(diǎn)的背景噪聲修正值,其值由相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的給定表單確定;n為測量點(diǎn)數(shù)。

        方法四:計(jì)算每個(gè)測量點(diǎn)修正前的平均聲壓級,計(jì)算背景噪聲修正值,最后計(jì)算平均聲壓級LP平均。

        式中,LP平均(修正前)為所有測點(diǎn)位置測量的噪聲平均聲壓級;LPi(修正前)為每一個(gè)測點(diǎn)位置測量的噪聲聲壓級;K1為背景噪聲修正值;ΔL為所有測點(diǎn)位置測量的噪聲平均值與背景噪聲平均值的差值,即:ΔL=LP平均(修正前)-LP平均背景噪聲;LP平均(修正后)為所有測點(diǎn)位置測量的噪聲進(jìn)行背景噪聲修正后的平均噪聲聲壓級值;n為測量點(diǎn)數(shù)。

        3 差異分析

        選擇典型的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行噪聲聲壓級測試,實(shí)證結(jié)果如下。

        案例:三相異步電動(dòng)機(jī),型號為Y180M-4、轉(zhuǎn)速為1 460 r/min,要求采用工程法測量電動(dòng)機(jī)的聲功率級(不考慮反射噪聲和環(huán)境噪聲的影響)。

        電動(dòng)機(jī)的中心高為180 mm,采取半球面法布置測點(diǎn),理想化的測量面半徑r=1 m。在理想化的半球面布置聲級計(jì),測量五個(gè)點(diǎn)的聲壓級,測量得到的聲壓級數(shù)據(jù)見表2。不同方法計(jì)算得出的平均聲壓級見表3。

        表2 半球面法測點(diǎn)的聲壓級

        表3 不同方法計(jì)算得出的平均聲壓級

        方法四是基于ISO 3744:2010 確定的平均聲壓級計(jì)算方法,也是目前國際通用的平均聲壓級計(jì)算方法。

        方法二與方法四存在差異,包括K1的計(jì)算方法,按照數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程來看,方法四中K1的計(jì)算方法應(yīng)為正確的表達(dá)公式,方法二中K1的取值應(yīng)為筆誤。此外,方法二的背景噪聲修正值K1是基于所有背景點(diǎn)的平均背景噪聲值進(jìn)行的計(jì)算。

        方法三中每個(gè)點(diǎn)的背景噪聲修正值K1取值已事先給定,分析取值規(guī)律后發(fā)現(xiàn)K1值實(shí)際遵循“對單一測點(diǎn)進(jìn)行背景修正”原則,與方法一基本一致。

        方法一與方法四的主要區(qū)別在于每個(gè)測點(diǎn)修正后的聲壓級值計(jì)算,兩個(gè)平均聲壓級的計(jì)算公式不存在等量關(guān)系。

        以上方法的計(jì)算結(jié)果差異為±0.07 dB,考慮到噪聲聲功率級測量的不確定度影響,上述四種計(jì)算方法均可接受。

        4 推薦方案

        考慮到測量過程中包絡(luò)面測點(diǎn)測得的噪聲源與背景噪聲聲壓級存在延時(shí)現(xiàn)象而導(dǎo)致的測量值差異,對每個(gè)測量值進(jìn)行背景噪聲修正更有意義,因此推薦采用方法五進(jìn)行計(jì)算。

        方法五:對每個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)行背景噪聲修正后,計(jì)算平均聲壓級LP平均。

        式中,LP平均(修正后)為所有測點(diǎn)位置進(jìn)行背景噪聲修正后的平均聲壓級值;LPi(修正后)為每個(gè)測點(diǎn)位置修正后測量的噪聲聲壓級值;LPi(修正前)為每個(gè)測點(diǎn)位置測量修正前的噪聲聲壓級值;K1為每個(gè)測點(diǎn)位置的背景噪聲修正值;ΔL為單個(gè)測點(diǎn)位置測量的噪聲值與測點(diǎn)位置背景噪聲的差值;n為測量點(diǎn)數(shù)。

        由方法五計(jì)算得到的平均噪聲聲壓級為74.60 dB(A)(詳見表4),滿足噪聲聲功率級測量不確定度評定的要求。

        表4 由方法五計(jì)算得出的平均聲壓級

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